高中化学竞赛题--硫酸工业

中学综合学科网第1页共12页中学化学竞赛试题资源库——硫酸工业A组1．在硫酸工业生产中，SO3的吸收过程是在吸收塔（如右图）中进行的，吸收塔里还装入大量瓷环。下列有关说法中，不正确的是A从①处通入SO2，整个吸收操作采取逆流的形式B从②处喷下98.3%的硫酸，瓷环的作用是增大接触面积C从③处导出的气体只含有少量SO2，可直接排入大气D从④处流出的是可用水或稀硫酸稀释的硫酸2．含杂质SiO2的硫铁矿样品1g，用充足的O2燃烧后称重为0.8g，则硫铁矿中含硫量为A10%B22%C32%D40%3．工业上燃烧硫铁矿制取硫酸（按触法），若要生产1.6t98%的浓硫酸需要标况下的空气（设空气中氧气占1/5）多少立方米?A2240m3B4480m3C3360m3D5600m34．含FeS286%的黄铁矿燃烧时损失硫5%，由SO2转化为SO3时转化率为99%，问生产98%的硫酸1t，需黄铁矿多少吨A0.742B0.85C0.845D15．含FeS2A%的黄铁矿Wt，在用接触法硫酸的过程中，损失硫C%，可制得浓度为B%的硫酸为ABCWA30%)1(49tBBCWA3200)100(49tCBWAC30%49tDBWAC40%30t6．充分煅烧黄铁矿Wg，反应后得到固体Ng，生成SO2Pg，假设杂质在煅烧过程中不参加反应，则黄铁矿的百分含量可表示为ANP1615×100%BWP1615×100%CWNW)(3×100%DWNW3)(×100%7．在氧气中燃烧0.4g硫和铁组成的化合物样品，使其中硫全部转化为SO2，又全部转化为硫酸，这些硫酸可以跟20mL0.5mol/L的NaOH溶液完全中和，原化合物中硫的百分含量是A40%B46%C53%D73%8．含SO2：8%、O2：10%和N2：82%的混合气体（体积比）进入接触室后，总体积变为原来的97.2%，则SO2的转化率为A50%B60%C70%D75%9．现有1L含SO3为30%的发烟硫酸（密度为1.95g/mL），要把它稀释为浓度为95%的硫酸，需加入水的体积约为A120mLB180mLC241mLD300mL10．用浓硫酸吸收SO3可得到H2SO4·SO3，若用100g98%的硫酸溶液充分吸收SO3后，再进行稀释，可得到98%的硫酸质量为A1.98gB2.00gC2.22gD2.42g中学综合学科网第2页共12页．以下有关接触法制硫酸的论述错误的是A为提高反应速度和原料利用率，硫铁矿要在“沸腾”状态下燃烧B为防止催化剂中毒，气体在进接触室前要先净化C接触室中热交换器其主要作用是预热末反应的气体和冷却反应后的气体D吸收塔中SO3从下而上，水从上而喷下，剩余气体从上部出来放空12．以下有关接触法制硫酸的论述错误的是A为提高反应速度和原料利用率，硫铁矿要在“沸腾”状态下燃烧B为防止催化剂中毒，气体在进接触室前要先净化C接触室中热交换器其主要作用是预热末反应的气体和冷却反应后的气体D吸收塔中SO3从下而上，水从上而喷下，剩余气体从上部出来放空13．如果黄铜矿的成分是CuFeS2和少量的SiO2。已知S的质量百分含量为a%，则铜的质量百分含量为；如用此矿石1t制硫酸，矿石利用率为98%，SO2的转化率为96%，则可制得98%的硫酸t。14．把1g含脉石（SiO2）的黄铁矿样品在空气中灼烧，反应后得残渣0.78g，此黄铁矿的纯度是。15．用下图装置进行实验。回答有关问题：（1）玻璃管E内发生反应的化学方程式是。（2）小试管C的作用是。（3）广口瓶D内盛的试剂是，装置D的3个作用是。（4）从管E导出的气体成分是。（5）装置F中U形管观察到所收集物质的颜色状态是。（6）若U形管内收集到的物质很少，分析其原因不可能是（填标号）。a．装置气密性不好；b．制得的SO2中混有少量H2S杂质使催化剂中毒；c．气流速度过快。（7）从U形管导出的尾气的处理方法是。16．某校学生活动小组设计下图所示装置探究工业接触法制硫酸接触室中的反应，并测定此条件下二氧化硫的转化率。实验时，装置D锥形瓶中溶液产生白色沉淀。装置E中溶液褪色。中学综合学科网第3页共12页（1）装置B的三个作用是①_______；②____________；③___________。（2）实验过程中，当V2O5表面红热后，应将酒精灯移开一会儿后再继续加热，其原因是_______________________________________________________________________（3）反应停止后，要通过装置D锥形瓶中产生的白色沉淀的量测定已被氧化的二氧化硫的量时，在滤出沉淀前必须进行的一步实验操作是（简述过程）D中锥形瓶盛放的溶液可以是（选填序号）________________。a．足量澄清石灰水b．足量小苏打溶液c．足量氯化钡溶液d．足量硝酸钡溶液（4）若从锥形瓶溶液中得到的沉淀质量为Wg，要测定该条件下二氧化硫的转化率，实验时还需要测定的数据是（选填序号）_________________。a．装置F增加的质量（ag）b．装置A中亚硫酸钠减少的质量（bg）c．装置B增加的质量（cg）d．装置E增加的质量（dg）17．工业上制硫酸的设备分为三大部分，一是沸腾炉、二是接触室、三是吸收塔。在沸腾炉内二硫化亚铁与氧气发生反应，生成二氧化硫；在接触室内有催化剂存在下二氧化硫进一步与氧气化合，生成三氧化硫；三氧化硫流经吸收塔时，采用98.3%的浓硫酸吸收，使三氧化硫最终与水化合形成硫酸。下面的装置是仿照工业上制备硫酸的流程设计出来的。见下图：（1）写出二硫化亚铁与氧气反应的方程式：（2）请写出上图甲乙丙丁装置的作用（3）写出在催化剂表面所发生的反应的方程式：（4）在乙反应器内要求氧气的量要比二氧化硫的量多一倍左右，你是如何控制与估计的？（5）学生为了比较探究工业上为何采用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫而不用水，特用中学综合学科网第4页共12页上述装置进行模拟实验。若丁装置在反应过程中先出现气泡，不久就出现了白雾，而丙装置一直都没有任何现象，产生这种现象的原因是：（6）如果要科学地准确地进行探究浓硫酸与水吸收三氧化硫的效果，应该如何操作？（7）处理尾气的方法有：18．200t含FeS2为75%的黄铁矿，煅烧损失10%的FeS2，SO2转化为SO3时的转化率为96%，SO3的吸收率为95%，可生产98%的硫酸多少吨?19．含S量为40%的硫铁矿，煅烧时损失硫5%，SO2氧化时的利用率80%硫，计算制取1t98%的浓硫酸需这种矿石多少吨。20．含有FeS265%的硫铁矿在煅烧的时候，有1.8%的硫受到损失而混入炉渣，由这种硫铁矿2t可以制得98%硫酸多少吨？21．某硫酸厂用接触法制硫酸的生产过程中，在锻烧黄铁矿时损失硫为5%（质量分数）；在SO2的催化氧化时有92%的二氧化硫转化为三氧化硫；在吸收塔中损失SO3为0.6%（质量分数）。现有含FeS295%的黄铁矿（杂质不含硫元素）100t，问可制得98%的浓硫酸多少吨？22．某化工厂每小时生产质量为98%的硫酸a吨，为使硫充分燃烧，且在下一步催化氧化时不再补充氧气，要求燃烧后的混合气体中的氧气的体积分数为b%；若空气中氧气的体积分数为21%，且不考虑各生产阶段的物料损失。则：（1）该厂每小时消耗标准状况下空气的体积为多少？（2）为满足题设需求，b%的下限等于多少？23．537℃、1.01×105Pa时，往容积可变的密闭容器中充入2molSO2、1molO2，此时容器的体积为200L。向容器中加入催化剂（固体）并保持恒温恒压，发生反应：2SO2（s）＋O2（s）2SO3（s）达到平衡时，平衡气体中SO3的体积分数为0.91。试回答下列问题：（1）工业上二氧化硫的催化氧化采用常压而不采用高压的原因是：。（2）保持上述温度和压强不变，若问容器中只充人2molSO3并加入固体催化剂，刚平衡时，SO2的体积分数是多少？容器的体积多少升？（3）温度仍保持537℃，容器体积保持200L不变（恒容）。充入amolSO2、bmolO2，并加入固体催化剂，反应达平衡时，SO3的体积分数仍为0.91，体系压强为1.01×105Pa。若a︰b＝2︰1，求a值。24．某化工厂以黄铁矿（主要成分为FeS2）为原料生产硫酸。设空气中的氧气的体积分数为0.20，如果该厂生产98％的浓硫酸100t。不考虑其他各生产阶段的物料损失。试完成下列各题：（1）写出黄铁矿在沸腾炉中燃烧的化学方程式：（2）需要含FeS260％的矿石质量是t。（3）最少需要消耗空气的体积（标准状况）为多少m3？25．某化工设计院承担新科硫酸厂的设计任务，该厂要求：①为了控制污染和提高生产效率，不再使用黄铁矿，改用固体硫为原料。②改二次送风（鼓入空气）为一次送风，即送风后使硫充分燃烧，并在下一步催化氧中学综合学科网第5页共12页化时不再补充空气。③每天生产98%H2SO4at。④关风机每天输送空气的体积为bm3/台（标准状况）。求：（1）每天消耗纯度为95%的固体硫吨。（2）理论上至少应安装台送风机。（3）固体硫充分燃烧后混合气体中氧气的体积分数φ（O2）的下限为？（转化过程不考虑损耗，固体硫中杂质与空气不反应，空气中氧气的体积分数为21%）（4）从以上设计中可以看出，消除环境污染的主要方法之一是。26．接触法制硫酸，最后的产品是质量分数为98%的硫酸或20%的发烟硫酸（H2SO4和SO3的混合物，其中含20%的SO3）。（1）若98%的硫到可表示为SO3·aH2O，20%的发烟硫酸可表示为H2O·bSO3，则a，b的值（a、b可用分数表示）分别是：a＝__________，b＝__________；（2）用m(H2O)＝k·n(SO3)分别表示SO3转化成上述两种硫酸时，用水的质量与SO3物质的量的关系式分别是：m1(H2O)＝__________n1(SO3)，m2(H2O)＝__________n2(SO3)；（3）若工厂同时生产上述两种硫酸，则两种产品的质量比x（x＝w1/w2，w1：98%的硫酸的质量，W2：20%的发烟硫酸的质量）与SO3用量之比的关系是：n1(SO3)/n2(SO3)＝____x；（4）实际生产时，总SO3的物质的量一定，x随市场需求而有改变，则用水总量m总(H2O)、x、n总(SO3)的关系式是_____________。27．化学工业在江苏国民经济中占有极其重要的地位，江苏省是国内最早的硫酸生产基地之一。（1）硫酸生产中，根据化学平衡原理来确定的条件或措施有（填序号）。A矿石加入沸腾护之前先粉碎B使用V2O5作催化剂C接触室中不使用很高的温度D净化后炉气中要有过量的空气E接触氧化在常压下进行F吸收塔中用98.3％的浓硫酸吸收SO3（2）若实验室在537℃、1.01×105Pa和催化剂存在条件下，向某密闭容器中充入1molSO2和0.5molO2，此时体积为100L，在温度和压强不变条件下反应达到平衡，SO2体积分数为0.91。若保持温度和压强不变，充入1molSO3，则平衡时SO3体积分数为；若保持温度和体积不变，充入amolSO2和bmolO2，且a︰b＝2︰1，反应达平衡时SO2体积分数仍为0.91，则a＝。（3）硫酸工业的尾气中含有少量的SO2，常用氨水吸收后再加硫酸，回收SO2同时得到化肥硫酸铵，硫酸铵溶液中各离子物质的量浓度由大到小的顺序为。28．接触法制硫酸是先把SO2催化氧化成SO3，然后用水和浓硫酸吸收。某工厂接触室“出口气体”中含有N2、O2和少量SO2及体积分数为10%的SO3。把“出口气体”送进吸收塔，使SO3转化成发烟硫酸（可以看作是H2SO4与SO3的混和物），其中SO3的质量分数为20%。请计算：（1）若发烟硫酸用H2SO4·xSO3表示，则x的值是多少？中学综合学科网第6页共12页（2）若